Введение в специальность инженера в облати авиастроения

               Пульс, давление, температуру солдата считывают микроскопические датчики в костюме, данные передаются врачу, который находится в сотнях километров от места боевых действий. Тот дает «костюму» команду сделать необходимые инъекции. «Костюм» же предупредит солдата о химической или биологической атаке.

             Приказы универсальному солдату будут приходить, отображаясь на защитном стекле его шлема. Шлем заменит ему и бинокль, и прибор ночного видения. В рюкзаке за спиной солдата разместится аппаратура глобальной системы позиционирования, которая не позволит ему заблудиться даже в самой сложной местности.

              В США уже объявили о замене в будущем традиционных солдат нанороботами, среди которых большое место занимают именно микроскопические. Например, беспилотные летательные аппараты (БПЛА) разбросают тысячи мельчайших наносенсоров на территории противника, которые все об этом противнике расскажут.

             Другой пример: сброшенное с БПЛА облако микроскопических нанороботов само автоматически ищет цели, облепляет их, проникая в незащищенные места, и синхронно подрывается. Объемный взрыв сжигает системы управления, уничтожает все живое в защищенных бомбоубежищах. Объектом подрыва может быть и танковая колонна, и эскадрилья самолетов.

             Нанотехнологии планируется применять как для атаки, так и защиты. Возможно создание краски, которая может затягивать мелкие пробоины в металле, менять цвет, например, боевой машины пехоты в зависимости от местности, а в дальнейшем вообще сделать ее невидимой. С помощью нанотехнологий можно управлять безэкипажной боевой техникой на расстоянии. Сегодня идут работы над управляемым снарядом для мортиры. Словом, нанотехнологии в военном деле открывают потрясающие перспективы.

            Ученые уверяют, что можно создать устройство размером с мельчайшее насекомое, которое будет находить незащищенных людей и впрыскивать им яды. Для достижения результата достаточно 100 нанограммов — это всего одна сотая объема микроустройства. Чтобы убить все человечество, достаточно 50 млрд доз. Они вполне умещаются в небольшом контейнере. Исходя из этого многие компании, причастные к нанотехнологиям, совершенствуют системы защиты от химического и биологического оружия — от перчаток, которые не пропускают токсичные вещества, до специальных кремов, уменьшающих токсичность элементов, попавших на кожу солдата.

Однако  опаснее химического и биологического оружия станут невидимые виды вооружения. Они возможны благодаря наносборке и молекулярному конструированию. Такие нанороботы вообще могут уничтожить биосферу земли, используя ее как  строительный материал.

              В реальности ситуация с наногонкой такова: более 50 государств в этом году инвестируют в нанотехнологии более 12 млрд долл. Прежде всего это США, государства Евросоюза, Япония и Китай. Россия, по сути, в эту гонку только вступает. Но результаты уже есть.

              Российские специалисты провели ряд системных исследований и базовых разработок ключевых технологий военной робототехники. Это позволило создать ряд экспериментальных и действующих образцов роботизированных систем и комплексов военного назначения. Как заявил главком Сухопутных войск Алексей Маслов, создание безэкипажных мобильных боевых и обеспечивающих робототехнических комплексов — одно из ключевых и перспективных направлений развития средств вооруженной борьбы.

              Исследования проводятся в рамках комплексной целевой программы. Роботизированными комплексами различного назначения планируется оснастить мотострелковые и танковые соединения Сухопутных войск. В итоге сократится численность боевых расчетов, снизится неблагоприятное влияние человеческого фактора в боевых условиях.

               Безусловно, военные всех стран говорят о том, что уже стало открытой информацией. Что делается в закрытых исследовательских и внедренческих организациях, мы не узнаем еще очень долго. Известно разве что главное свойство нанооружия — против него нет другой защиты, кроме нанозащиты. Масштаб исследований и рост числа полуфантастических проектов сдерживаются лишь гипотетической опасностью — пока неизвестна токсичность наноматериалов.

              Есть, безусловно, и опасность геополитическая: страна, первая освоившая и выпускающая вооружения во всем нанодиапазоне, приобретет огромную военную силу, которой мало кто сможет противостоять.

Мощность  нанофабрик в отличие от ядерного комплекса может расти не по дням, а по часам. Миллионы военных боевых устройств можно будет выпускать  за считанные часы. И неприятель не сможет узнать об этом даже с помощью  изощренной технической и электронной  разведки. Баланс сил может измениться мгновенно. И, пожалуй, главная опасность: вдруг кто-то не сможет удержаться от искуса вновь попробовать овладеть миром в одиночку. Этим «кто-то»  необязательно будет государство, это могут быть и отдельные  группы людей — те же террористы или тоталитарные секты. [1]

                        3.2  Нанотехнологии в космических аппаратах.

Вступление  в третье тысячелетие совпало  с новым этапом развития технологий миниатюрных космических аппаратов  – микро- и наноспутников. Период единичных прорывных результатов  и первых удачных опытов создания малоразмерных спутников уже  позади, настало время заняться планомерной  разработкой штатных космических  систем на базе сверхмалых космических  аппаратов. ( Рис 3.1).

            Малые космические аппараты уже активно используются для дистанционного зондирования Земли, экологического мониторинга, прогноза землетрясений, исследования ионосферы. Если в 90-е годы прошлого века созданием миниатюрных космических аппаратов занимались, главным образом, университеты и небольшие частные компании, то в 2000-х годах к подобными разработками активно и успешно подключились крупные корпорации.

             Новое перспективное направление применения наноспутников – использование их в качестве базовой платформы для проведения экспериментов в области нанотехнологий, испытаний нанокомпонентов и материалов.

             Основная сегодняшняя задача – уменьшение массы, габаритов и энергетических характеристик микро- и наноспутников (аппараты весом менее 10 кг). Другая проблема – выведение наноспутников на орбиту. Сейчас осуществляются кластерные запуски «малышей» на больших ракетах-носителях, но этот способ имеет свои недостатки.

               В качестве кандидатов в средства выведения миниатюрных космических аппаратов рассматриваются авиационно-космический комплекс на базе самолета МИГ-3, на базе оперативно-тактических ракет (ОТР «Искандер»), а также ракеты-носители легкого класса типа «Штиль-2.1» (разработка Государственного ракетного центра «КБ им. академика В.П. Макеева»), пуск которой производится из шахт подводных лодок. Однако стоимость выведения спутников с помощью таких сверхлегких ракет-носителей пока слишком высока.

                                    4. Нанотехнологии в робототехнике.

           Ученые создали устройство, которое работает с микроскопическими деталями и другими объектами, как мы обычно манипулируем вещами с помощью пальцев. Если устройство покажет такую же гибкость в микроманипулировании, то у ученых-нанотехнологов будет еще один мощный инструмент для создания НЭМС машин.

           Обычно для таких операций ученые используют вариации обычного пинцета, в этом случае деталь механически зажимается между двумя «ногами». Но такое манипулирование имеет малое количество степеней свободы, особенно если нужно работать с деталями микронных размеров, находящихся в составе более крупных и сложно устроенных структур. ( Рис. 4.1, рис. 4.2).

             Новый чип-микроманипулятор работает с точностью до нескольких нанометров. Этого позволили добиться гибкие соединения, связывающие пальцы манипулятора с актюаторами чипа.

Как говорят ученые, чип может стать  основой микрофабрик будущего, производящих устройства нанометровых размеров быстро и с большой точностью.[1]

                             5. Нанотехнологии в станкостроении.

              Сверхтвердый и стойкий материал, пригодный к тому же для практического применения в промышленности, уступающий по твердости только монокристаллическому алмазу, но, что удивительно, не основанный на углероде, создала группа ученых из университетов Германии и Франции. Твердость по Виккерсу монокристаллического алмаза составляет около 100 гигапаскалей. До сих пор самый твердый, после алмаза, материал показывал значение в 40—50 гигапаскалей (примерно). Это был кубический нитрид бора (cBN) — монокристалл. Теперь, похоже, у изготовителей режущих инструментов и абразивных кругов появился новый суперматериал. Ученые создали так называемый агрегированный нанокомпозит нитрида бора (aggregated boron nitride nanocomposite — ABNNC). Он является поликристаллическим материалом, состоящим из мириадов зерен нитрида бора, с поперечником в 14 нанометров каждое. Причем внутри каждого из зерен формировались сразу две фазы нитрида бора — с шестиугольными и кубическими структурами. Сочетание их, как пишут авторы материала, на нано— и субнаноуровне, а также — точно подобранный размер зерна в поликристаллическом куске, и обеспечили ABNNC твердость по Виккерсу в 85 гигапаскалей!

            Этому способствовали как малый размер зерна, пресекающий распространение дислокаций в решетке, так и квантовые эффекты внутри зерна, сообщают исследователи в NanotechWeb.org.

ABNNC, как показали тесты, имеет также  высокие, для столь твердого  материала, прочность и износостойкость.  И что еще важнее – он  термически стабилен на воздухе  при температуре более 1600 градусов по Кельвину (алмаз — только до 950 Кельвинов). Все эти качества вместе делают ABNNC идеальным материалом для изготовления режущего инструмента.[2]

                                                Заключение.

            Сторонники нанотехнологии утверждают, что в ближайшие 20 лет она может оказать огромное влияние на многие сферы человеческой жизни и в том числе привести к созданию более высокопроизводительных компьютеров и биомедицинских устройств, размер которых будет соизмерим с размером клетки человеческого организма.

            Правительственные учреждения, университеты и некоторые компании, включая IBM, расходуют миллионы долларов и тратят тысячи часов на исследование концепции, согласно которой атомы можно упорядочить так, чтобы получить, например, более прочные сорта стали, разработать более действенные лекарства и в конечном итоге построить будущее, где невозможное станет возможным.

            Одна из труднейших задач, стоящих перед любой организацией, ведущей исследования в области нанотехнологии, — перенос простоты живых организмов на неживые объекты. «Настоящим прорывом станет создание хотя бы простейшей системы молекулярных машин, которые смогут сами изготавливать другие молекулярные машины. Это будет шаг к первой сборочной системе, которая станет вехой на пути к бессмертию. [3] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Литература.

1. Web-документ:  Куринный А.Н. - Nanotechnology News Network сайт о нанотехнологиях. http://www.nanonewsnet.ru (2004г.)
2. Чижов A. Компьютерный журнал "Cooler".Иркутск. 2007г.

     3. Рыбалкина М. Нанотехнологии для всех. Москва. 2005г.

    4. Web-документ: Третьяков Ю.Д. - нанотехнологическое сообщество    России. http://www.nanometer.ru/ (2007г.)

    5. Ковальчук М.В. Журнал "Российские нанотехнологии". Москва. 2006г.